WO2023160863A1 - Device and method for switching off a primary load current of a flyback converter - Google Patents

Device and method for switching off a primary load current of a flyback converter Download PDF

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WO2023160863A1
WO2023160863A1 PCT/EP2022/086395 EP2022086395W WO2023160863A1 WO 2023160863 A1 WO2023160863 A1 WO 2023160863A1 EP 2022086395 W EP2022086395 W EP 2022086395W WO 2023160863 A1 WO2023160863 A1 WO 2023160863A1
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voltage
overload
converter
control
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Lukas BURGSTALLER
Rostislav Rogov
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a device and a method for switching off a primary load current of a flyback converter. Furthermore, the invention relates to a drive train with a device, a vehicle with a drive train and a computer program and a computer-readable storage medium.
  • high-voltage contactors or electronic switches in the high-voltage supply lines are activated and opened in the prior art.
  • At least one electronic or mechanical switch is used for this, which can permanently separate the primary load current or the high-voltage voltage.
  • the switches must be opened reliably, preferably when defects occur in the circuit, for example a component defect that can lead to loss of insulation or a fire in a control unit, or which could lead to unwanted acceleration of a vehicle.
  • the switches must be opened quickly, because in the event of a fault, especially with high voltage, it can very quickly lead to subsequent defects and heat generation within milliseconds.
  • the switches are controlled by a circuit that can detect an overcurrent on the primary side by means of a current measurement in the primary path, a short circuit on the secondary side, or an overvoltage on the secondary side as a fault and controls and opens the switch depending on the detected fault.
  • This circuit also turns off the power supply for a drive within the flyback converter, preferably for a microcontroller. A separate power supply is therefore provided for this circuit for driving the switches, which continues to supply the circuit even in the event of a fault, so that the open state of the switch can be retained in the event of a fault.
  • the flyback converter includes a transformer. On the primary side, the flyback converter includes a two-pole input connection, with a positive connection pole and a negative connection pole, for connecting an energy source, a first primary winding of the transformer, a first switching element, a ground return line, a converter control for controlling the first switching element and a regulator voltage supply for supplying the converter control.
  • the first primary winding, the first switching element and the ground return line are connected in series between the positive terminal and the negative terminal.
  • the regulator power supply is connected between the positive terminal and the negative terminal, and the converter driver is connected to the ground return to ground.
  • the flyback converter On the secondary side, the flyback converter includes a two-pole output connection for connecting a load, a first secondary winding of the transformer, a first rectifier element and a capacitor.
  • the first secondary winding and the rectifying element are connected in series between the terminals of the output terminal.
  • the capacitor is connected between the terminal poles of the output terminal.
  • the device includes a second switching element, a shutdown control and an overload detection.
  • the second switching element is connected in series between the ground return line and the negative connection pole.
  • the overload detection is set up to output an overload signal when an overload is detected.
  • the switch-off control is set up to open the second switching element and thus the primary load current of the flyback converter or the input voltage when an overload signal from the overload detection is received switch off the flyback converter.
  • a device which is set up to switch off a primary load current of a flyback converter or an input voltage, preferably a high-voltage input voltage, of a flyback converter.
  • the voltage of a high-voltage input voltage is preferably significantly greater than 60 volts and is preferably between 250 volts and 1000 volts.
  • the primary load current or the input voltage is preferably provided by a connectable energy source, for example a battery, traction battery or a fuel cell.
  • the energy source is preferably used to supply a drive train of a vehicle.
  • the flyback converter includes a transformer which is set up to transfer the electrical energy present on the primary side to the secondary side.
  • the regulator voltage supply is preferably connected between the positive connection pole and the negative connection pole.
  • the regulator voltage supply preferably generates a supply voltage, preferably a low voltage of, for example, 5 volts or 15 volts, for supplying the converter control from the input voltage of a connected energy source present at these connection poles.
  • the converter control is used to control the first switching element. By means of alternating closing and opening of the first switching element, an AC voltage is generated at the first primary winding, which enables energy to be transmitted to the first secondary winding of the transformer. A load connected to the output connection poles on the secondary side is then supplied with electrical energy.
  • the device comprises a second switching element, which is activated and opened by means of a switch-off control as a function of an overload detection.
  • the switch-off control and/or the overload detection is preferably grounded via the negative connection pole. The further operation and the supply of the switch-off control and/or the overload detection is thus preferably made possible even when the second switching element is open.
  • a device for switching off a primary load current of a flyback converter or an input voltage of a flyback converter in which the regulator voltage supply of the flyback converter is advantageously maintained when the primary load current is switched off.
  • Advantage is the Reference ground or grounding of the controller voltage supply on the negative connection pole, preferably high-voltage negative potential.
  • the controller voltage supply can therefore be electrically connected to other electronic circuits such as ICs/ASICs/MCUs that are at the same potential without high-voltage isolators and can be controlled if diagnostics are required.
  • the grounding of the converter control and the electrical connection of the first switching element to the negative terminal pole are interrupted.
  • the power supply to the faulty circuit parts, preferably the converter control and the first switching element is advantageously prevented by switching off the primary load current.
  • the regulator voltage supply for supplying the converter control is set up to convert a voltage present at the two-pole input connection from a connected energy source into a supply voltage and to make this available to the converter control via a supply line, with the device also being supplied via the supply line using the supply voltage powered by the controller power supply.
  • the controller voltage supply converts a voltage present at the two-pole input connection from a connected energy source into a supply voltage.
  • the regulator voltage supply is preferably a voltage source that is supplied from the input voltage of the flyback converter and provides a supply voltage for the supply or for the operation of the converter control and the device by means of a voltage divider circuit or by means of a switched-mode power supply or another suitable circuit.
  • Both the converter control and the device are advantageously supplied with an operating voltage by means of the regulator voltage supply. Neither a further energy source nor a second voltage supply or voltage supply circuit is required for the operation of the device in addition to the converter control.
  • a third rectifier element is arranged between the converter control and the supply line in order to prevent a current flow from the converter control in the direction of the supply line.
  • the supply voltage is transmitted to the converter control by means of a supply line.
  • a rectifier element preferably a diode, is arranged between the converter drive and the supply line in the reverse direction, so that a current flow from the converter drive in the direction of the supply line is prevented.
  • a rectifier element is used whose dielectric strength corresponds to the voltage of the energy source that can be connected, which is applied to the rectifier element when the primary load current is switched off and there is a defect in the converter control and/or the first switching element.
  • a circuit is advantageously provided which, even in the case of a short-circuited or broken down first switching element, prevents a current flow from the first switching element via the converter control to the regulator voltage supply or to the device.
  • the converter control controls the first switching element in a clocked manner to generate a voltage, preferably an AC voltage, at the first secondary winding.
  • a control variant for the first switching element of the flyback converter is advantageously provided, by means of which energy is transmitted from electrical energy via the transformer from the primary side to the secondary side of the flyback converter.
  • the converter control comprises a second primary winding of the transformer and a second rectifier element connected in series for generating and determining a control voltage.
  • the converter control is also set up to determine the pulse duty factor for the clocked control of the first switching element as a function of the determined control voltage and to control the first switching element accordingly.
  • a control voltage which characterizes the operating state of the flyback converter, is generated and determined by means of a second primary winding and a rectifier element connected in series.
  • the converter control ascertains a pulse duty factor with which the first switching element is controlled in a clocked manner in order to minimize deviations between an actual operating state (eg voltage or voltage ripple) and a target operating state.
  • the second rectifier element is preferably a diode, which is preferably connected in the forward direction between the second primary winding and the converter control.
  • a circuit is advantageously provided which enables regulation of the flyback converter on the primary side. It is a primary regulated topology that gets its voltage feedback through an auxiliary winding, the second primary, and has no other ground connection to the load.
  • the second switching element is a normally-off switching element.
  • the second switching element is preferably an electronic switch, an IGBT, MOSFET, SiC semiconductor switch or an NMOS, which is switched off in its default or non-energized state and is switched on during regular operation of the flyback converter and is switched off when activated by the device.
  • the overload detection is implemented as a logic unit which outputs the overload signal as a function of a received signal.
  • the overload detection is reduced to a logic unit that receives a signal relating to an existing overload and then outputs the overload signal to activate the switch-off control.
  • a simple variant of the overload detection is advantageously provided.
  • the overload detection is designed as a current measuring device that is connected in series with the second switching element, with the overload detection being set up to output the overload signal when a current through the second switching element is determined that exceeds a specifiable first threshold value .
  • the overload detection includes a current measuring device which is connected in series with the second switching element, preferably between the second switching element and the negative terminal pole.
  • a further variant of an overload detection is advantageously provided, which can carry out the overload detection autonomously or independently without being dependent on external signals. If the current measuring device is connected between the second switching element and the negative terminal pole, the current measuring device advantageously continues to be operated even when the primary load current or the input voltage of the flyback converter is switched off.
  • the overload detection includes a logic unit that is set up to output an overload signal when a test voltage is determined that falls below a second specifiable threshold value and/or to output an overload signal when a test voltage is determined that exceeds a third specifiable threshold value.
  • the third rectifier element is preferably a diode, which is preferably connected in the forward direction between the third primary winding and the logic unit.
  • a test voltage is generated and determined by the overload detection unit, which characterizes the operating state of the flyback converter.
  • the magnitude of the test voltage is determined in the logic unit and compared with a second and a third threshold value that can be predetermined.
  • an overload signal is output both when the voltage drops below a second predefinable threshold value and when a third predefinable threshold value is exceeded.
  • the second threshold is preferably smaller than the third threshold, the second threshold preferably being 3-7 volts and the third threshold being 10-15 volts.
  • a primary or secondary short circuit is preferably closed, whereas a secondary-side overvoltage at the load is preferably closed when it is exceeded.
  • a further variant of an overload detection is advantageously provided, which can carry out the overload detection autonomously or independently without being dependent on external signals. More preferably, this overload detection responds when the second primary winding is defective or interrupted and the regulation of the flyback converter is thus disrupted.
  • the invention relates to a flyback converter with a device.
  • a flyback converter with a device for switching off a primary load current or for switching off the input voltage is advantageously provided.
  • the invention relates to a drive train of a vehicle with an inverter, an electric machine and/or an energy source, the drive train comprising at least one device.
  • a drive train of a vehicle is used to convert fossil or electrical energy from an energy source into mechanical energy that is used to propel the vehicle.
  • an electric drive train for example, the electric energy from an energy source is converted into an AC voltage by means of an inverter, with which an electric machine is operated.
  • Flyback converters of this type are preferably installed in an inverter or in a DC voltage converter of a drive train to supply control circuits. A primary load current or an input voltage of such a flyback converter can advantageously be switched off with the device.
  • the invention relates to a vehicle with a drive train as previously described.
  • a vehicle is advantageously provided which comprises at least one flyback converter whose primary load current or input voltage can advantageously be switched off by means of the device.
  • the invention relates to a method for switching off a primary load current or for switching off an input voltage of a flyback converter with a device described, which is set up to carry out the following steps of the method: detecting an overload;
  • a method for switching off a primary load current or for switching off an input voltage of the flyback converter in which the regulator voltage supply of the flyback converter is advantageously maintained when the primary load current is switched off. Furthermore, when the primary load current of the flyback converter is switched off, the grounding of the converter control and the electrical connection of the first switching element to the negative terminal pole are interrupted.
  • the invention relates to a computer program, comprising instructions which cause the device described to execute the method described.
  • the invention relates to a computer-readable medium, comprising instructions which, when executed by a described device, cause it to carry out the method.
  • figure 1 a schematic representation of a flyback converter known from the prior art
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a first embodiment of a device for switching off a primary load current or for switching off an input voltage of a flyback converter
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a second embodiment of a device for switching off a primary load current or for switching off an input voltage of a flyback converter
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a third embodiment of a device for switching off a primary load current or for switching off an input voltage of a flyback converter
  • FIG. 5 shows a vehicle shown schematically with a drive train and a device
  • FIG. 6 shows a diagrammatically illustrated method for switching off a primary load current or for switching off an input voltage of a flyback converter using a device.
  • FIG. 1 shows a typical structure of a flyback converter 100.
  • the flyback converter 100 includes a transformer 110.
  • the flyback converter 100 includes a two-pole input connection 120, with a positive connection pole 122 and a negative connection pole 124, for connecting an energy source 126, a first primary winding 112 of the transformer, a first switching element 160, a converter drive 150 for driving the first switching element 160 and a regulator voltage supply 140 for supply
  • the flyback converter 100 preferably includes an input capacitor 130 which is connected in parallel with the regulator voltage supply 140 between the positive connection pole 122 and the negative connection pole 124 .
  • the flyback converter 100 comprises on the secondary side a two-pole output terminal 190 for connecting a load 128, a first secondary winding 114 of the transformer, a first rectifier element 170 and a capacitor 180, the first secondary winding 114 and the rectifier element being connected in series between the terminal poles of the output terminal 190.
  • the capacitor 180 is connected between the terminals of the output terminal 190 .
  • an input voltage present at the input connection is transmitted via the primary-side and secondary-side winding to the secondary side of the flyback converter and is made available at a load 128 that can be connected.
  • Flyback converter 100 is preferably regulated on the primary side.
  • the flyback converter 100 preferably comprises a second primary winding 116 of the transformer 110 and a second rectifier element 117 connected in series for generating and determining a control voltage UR.
  • Converter control 150 is preferably set up to determine the pulse duty factor for the clocked control of first switching element 160 as a function of determined control voltage UR and to control first switching element 160 accordingly, preferably for adapting the control voltage to a specifiable setpoint voltage.
  • Figure 2 shows a first embodiment of a device 200 for switching off a primary load current or for switching off an input voltage of a flyback converter 100.
  • the flyback converter 100 has the device 200, the device 200 having a second switching element 210, a Shutdown control 220 and an overload detection 230 includes.
  • a ground return line 164 is connected as the third element in the series connection of the first primary winding 112 and the first switching element 160 between the positive connection pole 122 and the negative connection pole 124, so that a series connection of the first primary winding 112, the first switching element 160 and the ground return line 164 between the positive connection pole 122 and the negative connection pole 124 is formed.
  • the second switching element 210 of the device is connected in series between the ground return line 164 and the negative terminal pole 124 .
  • the overload detector 230 is set up to output an overload signal S1 when an overload is detected, preferably to the switch-off control 220.
  • the overload detector 230 is preferably connected to the negative terminal pole 124 for grounding (not shown for reasons of clarity).
  • the shutdown control 220 is set up to open the second switching element 210 when receiving an overload signal S1 of the overload detection and thus to switch off the input voltage of the flyback converter 100 .
  • the switch-off control 220 is preferably connected to the negative connection pole 124 for grounding.
  • the regulator voltage supply 140 for supplying the converter control 150 is preferably set up to convert a voltage present at the two-pole input connection 120 from a connected energy source 126 into a supply voltage U2 and to make this available to the converter control 150 via a supply line 142 .
  • the device 200 is preferably also supplied via the supply line 142 by means of the supply voltage U2 from the regulator voltage supply 140 .
  • a third rectifier element 145 is preferably arranged between the converter control 150 and the supply line 142 to prevent a current flow from the converter control 150 in the direction of the supply line 142.
  • the converter control 150 preferably controls the first switching element 160 in a clocked manner to generate a voltage, preferably an AC voltage the first secondary winding 114.
  • the overload detection 230 is preferably implemented as a logic unit which outputs the overload signal S1 as a function of a received signal.
  • the overload detection preferably receives the signal as a function of a current measurement signal.
  • This signal is preferably transmitted via an isolator module, preferably a transformer or an optical transmitter, from a low-voltage assembly or the secondary side of the flyback converter for overload detection 230 .
  • overload detection 230 preferably outputs the overload signal S1 permanently or with a latch, which means that the second switching element 210 remains permanently open, and therefore there is preferably no state change, even if the error is no longer present or the supply voltage of the device is no longer present 200 collapses. This also applies to the exemplary embodiments illustrated in the following figures.
  • Figure 3 shows a second embodiment of a device 200 for switching off a primary load current or for switching off an input voltage of a flyback converter 100.
  • the device 200 has an overload detection 230, which is designed as a current measuring device is.
  • the current measuring device is connected in series with the second switching element 210, preferably between the second switching element and the negative terminal pole.
  • the overload detection 230 is set up to output the overload signal S1 when a current through the second switching element 210 is determined which exceeds a predeterminable first threshold value.
  • the overload detection 230 is preferably connected to the negative connection pole 124 for grounding (not shown for reasons of clarity).
  • Figure 4 shows a third embodiment of a device 200 for switching off a primary load current or for switching off an input voltage of a flyback converter 100.
  • the device 200 has an overload detection 230, which has a third Primary winding 118 of the transformer 110 and a series-connected third rectifier element 119 includes for generating a test voltage UT.
  • Overload detection 230 also includes a logic unit 232, which is set up to output an overload signal S1 when a test voltage UT is determined that falls below a second specifiable threshold value and/or to output an overload signal S1 when a test voltage UT is determined that exceeds a third specifiable threshold value.
  • the overload detection 230 is preferably connected to the negative connection pole 124 for grounding (not shown for reasons of clarity).
  • Switch-off control 220 preferably switches on second switching element 210 for startup, or when switching on, voltage converter 100 and/or device 200 .
  • the rectified test voltage UT rises to a positive value, which is preferably monitored by the logic unit 232 with regard to a second and a third specifiable threshold value.
  • Figure 5 shows a schematically illustrated vehicle 400 with four wheels 402 and a drive train 300.
  • the vehicle 400 is shown here only as an example with four wheels 402, the invention being equally applicable in any vehicle with any number of wheels on land, on water and can be used in the air.
  • the drive train 300 shown as an example includes at least one described device 200 in a flyback converter 100, wherein the drive train further includes an inverter 310, an electric machine 330 for driving the vehicle 400 and/or an energy source 126.
  • FIG. 6 shows a schematically illustrated flow chart for a method 500 for switching off a primary load current or for switching off an input voltage of a flyback converter 100 with a described device 200.
  • the method begins with step 505.
  • an overload is detected.
  • an overload signal S1 is output.
  • the second switching element 210 is opened depending on the received overload signal S1 and the input voltage of the flyback converter 100 is thus switched off.
  • the method ends.
  • An active short circuit is preferably switched by means of the inverter 310 following the method and the electric machine 330 or the drive train is thus transferred to a safe state.

Abstract

The invention relates to a device (200) for switching off a primary load current of a flyback converter (100), having an overload detection (230), wherein the overload detection (230) is designed to output an overload signal (S1) when an overload is detected, and wherein a switch-off control (220) is designed to open a second switching element (210), when an overload signal (S1) of the overload detection is received, and thus to switch off the primary load current of the flyback converter (100).

Description

Beschreibung Description
Titel title
Vorrichtung und Verfahren zur Abschaltung eines Primärlastroms eines Sperrwandlers Device and method for switching off a primary load current of a flyback converter
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Abschaltung eines Primärlastroms eines Sperrwandlers. Ferner betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang mit einer Vorrichtung, ein Fahrzeug mit einem Antriebsstrang sowie ein Computerprogramm und ein computerlesbares Speichermedium. The invention relates to a device and a method for switching off a primary load current of a flyback converter. Furthermore, the invention relates to a drive train with a device, a vehicle with a drive train and a computer program and a computer-readable storage medium.
Stand der Technik State of the art
Zur Abschaltung eines Primärlastroms eines Sperrwandlers oder einer an einem Sperrwandler anliegenden Eingangsspannung, bevorzugt Hochvolt-Eingangsspannung, werden im Stand der Technik Hochvoltschütze oder elektronische Schalter in den Hochvolt-Zuleitungen angesteuert und geöffnet. Hierzu wird mindestens ein elektronischer oder mechanischer Schalter eingesetzt, der den Primärlaststrom oder die Hochvolt-Spannung dauerhaft trennen kann. Das Öffnen der Schalter muss zuverlässig erfolgen, bevorzugt bei Auftreten von Defekten in der Schaltung, bspw. bei einem Bauteildefekt, welcher zum Verlust der Isolation oder zum Brand in einem Steuergerät führen kann, oder welcher zu einer ungewollten Beschleunigung eines Fahrzeugs führen könnte. Das Öffnen der Schalter muss schnell erfolgen, da es bevorzugt bei Hochspannung im Fehlerfall sehr schnell innerhalb Millisekunden zu Folgedefekten und Wärmeentwicklung führen kann. Die Schalter werden mittels einer Schaltung angesteuert, die als Fehler einen primärseitigen Überstrom mittels einer Strommessung im Primärpfad, einen sekundärseitigen Kurzschluss oder eine sekundärseitige Überspannung erkennen kann und in Abhängigkeit des erkannten Fehlers den Schalter ansteuert und öffnet. Diese Schaltung schaltet auch die Stromversorgung für eine Ansteuerung innerhalb des Sperrwandlers, bevorzugt für einen Mikrokontroller, ab. Für diese Schaltung zur Ansteuerung der Schalter wird daher eine separate Stromversorgung vorgesehen, die auch im Fehlerfall die Schaltung weiter versorgt, sodass der geöffnete Zustand des Schalters im Fehlerfall beibehalten werden kann. Es besteht Bedarf nach einfacheren, alternativen Schaltungen zur Abschaltung eines Primärlastroms eines Sperrwandlers oder einer an einem Sperrwandler anliegenden Hochvolt-Eingangsspannung, die keine separate Stromversorgung im Primärpfad erfordern. In order to switch off a primary load current of a flyback converter or an input voltage applied to a flyback converter, preferably high-voltage input voltage, high-voltage contactors or electronic switches in the high-voltage supply lines are activated and opened in the prior art. At least one electronic or mechanical switch is used for this, which can permanently separate the primary load current or the high-voltage voltage. The switches must be opened reliably, preferably when defects occur in the circuit, for example a component defect that can lead to loss of insulation or a fire in a control unit, or which could lead to unwanted acceleration of a vehicle. The switches must be opened quickly, because in the event of a fault, especially with high voltage, it can very quickly lead to subsequent defects and heat generation within milliseconds. The switches are controlled by a circuit that can detect an overcurrent on the primary side by means of a current measurement in the primary path, a short circuit on the secondary side, or an overvoltage on the secondary side as a fault and controls and opens the switch depending on the detected fault. This circuit also turns off the power supply for a drive within the flyback converter, preferably for a microcontroller. A separate power supply is therefore provided for this circuit for driving the switches, which continues to supply the circuit even in the event of a fault, so that the open state of the switch can be retained in the event of a fault. There is a need for simpler, alternative circuits for switching off a primary load current of a flyback converter or a high-voltage input voltage present at a flyback converter that do not require a separate power supply in the primary path.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of Invention
Es wird eine Vorrichtung zur Abschaltung eines Primärlastroms eines Sperrwandlers oder einer Eingangsspannung eines Sperrwandlers bereitgestellt. Der Sperrwandler umfasst einen Transformator. Primärseitig umfasst der Sperrwandler einen zweipoligen Eingangsanschluss, mit einem positiven Anschlusspol und einem negativen Anschlusspol, zum Anschluss einer Energiequelle, eine erste Primärwicklung des Transformators, ein erstes Schaltelement, eine Masserückleitung, eine Wandleransteuerung zur Ansteuerung des ersten Schaltelementes und eine Reglerspannungsversorgung zur Versorgung der Wandleransteuerung. Die erste Primärwicklung, das erste Schaltelement und die Masserückleitung sind in Reihe zwischen den positiven Anschlusspol und den negativen Anschlusspol geschaltet. Die Reglerspannungsversorgung ist zwischen den positiven Anschlusspol und den negativen Anschlusspol geschaltet und die Wandleransteuerung ist zur Erdung mit der Masserückleitung verbunden. Sekundärseitig umfasst der Sperrwandler einen zweipoligen Ausgangsanschluss zum Anschluss einer Last, eine erste Sekundärwicklung des Transformators, ein erstes Gleichrichterelement und einen Kondensator. Die erste Sekundärwicklung und das Gleichrichterelement sind in Reihe zwischen die Anschlusspole des Ausgangsanschluss geschaltet. Der Kondensator ist zwischen die Anschlusspole des Ausgangsanschluss geschaltet. A device for switching off a primary load current of a flyback converter or an input voltage of a flyback converter is provided. The flyback converter includes a transformer. On the primary side, the flyback converter includes a two-pole input connection, with a positive connection pole and a negative connection pole, for connecting an energy source, a first primary winding of the transformer, a first switching element, a ground return line, a converter control for controlling the first switching element and a regulator voltage supply for supplying the converter control. The first primary winding, the first switching element and the ground return line are connected in series between the positive terminal and the negative terminal. The regulator power supply is connected between the positive terminal and the negative terminal, and the converter driver is connected to the ground return to ground. On the secondary side, the flyback converter includes a two-pole output connection for connecting a load, a first secondary winding of the transformer, a first rectifier element and a capacitor. The first secondary winding and the rectifying element are connected in series between the terminals of the output terminal. The capacitor is connected between the terminal poles of the output terminal.
Die Vorrichtung umfasst ein zweites Schaltelement, eine Abschaltansteuerung und eine Überlasterkennung. Das zweite Schaltelement ist in Reihe zwischen die Masserückleitung und den negativen Anschlusspol geschaltet. Die Überlasterkennung ist dazu eingerichtet, bei Erkennung einer Überlast ein Überlastsignal auszugeben. Die Abschaltansteuerung ist dazu eingerichtet, bei Empfangen eines Überlastsignals der Überlasterkennung, das zweite Schaltelement zu öffnen und damit den Primärlastrom des Sperrwandlers oder die Eingangsspannung des Sperrwandlers abzuschalten. The device includes a second switching element, a shutdown control and an overload detection. The second switching element is connected in series between the ground return line and the negative connection pole. The overload detection is set up to output an overload signal when an overload is detected. The switch-off control is set up to open the second switching element and thus the primary load current of the flyback converter or the input voltage when an overload signal from the overload detection is received switch off the flyback converter.
Es wird eine Vorrichtung bereitgestellt, die dazu eingerichtet ist, einen Primärlast- roms eines Sperrwandlers oder eine Eingangsspannung, bevorzugt eine Hochvolt-Eingangsspannung, eines Sperrwandlers abzuschalten. Die Spannung einer Hochvolt-Eingangsspannung ist bevorzugt wesentlich größer als 60 Volt und beträgt bevorzugt zwischen 250 Volt und 1000 Volt. Der Primärlastrom oder die Eingangsspannung wird bevorzugt von einer anschließbaren Energiequelle, beispielsweise einer Batterie, Traktionsbatterie oder einer Brennstoffzelle bereitgestellt. Bevorzugt dient die Energiequelle zur Versorgung eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs. Zur Isolation der Primärseite zu der Sekundärseite des Sperrwandlers umfasst der Sperrwandler einen Transformator, der dazu eingerichtet ist, die primärseitig anliegende elektrische Energie auf die Sekundärseite zu übertragen. Bevorzugt ist die Reglerspannungsversorgung zwischen den positiven Anschlusspol und den negativen Anschlusspol geschaltet. Bevorzugt erzeugt die Reglerspannungsversorgung aus der an diesen Anschlusspolen anliegenden Eingangsspannung einer angeschlossenen Energiequelle eine Versorgungsspannung, bevorzugt eine Niederspannung von beispielsweise 5 Volt oder 15 Volt, zur Versorgung der Wandleransteuerung. Die Wandleransteuerung dient der Ansteuerung des ersten Schaltelementes. Mittels abwechselnden Schließen und Öffnen des ersten Schaltelementes wird an der ersten Primärwicklung eine Wechselspannung erzeugt, die eine Energieübertragung auf die erste Sekundärwicklung des Transformators ermöglicht. Eine sekundärseitig an den aus- gansanschlusspolen angeschlossene Last wird sodann mit elektrischer Energie versorgt. Die Vorrichtung umfasst zur Abschaltung der Eingangsspannung des Sperrwandlers ein zweites Schaltelement, welches in Abhängigkeit einer Überlasterkennung mittels einer Abschaltansteuerung angesteuert und geöffnet wird. Bevorzugt ist die Abschaltansteuerung und oder die Überlasterkennung über den negativen Anschlusspol geerdet. Bevorzugt wird somit der weitere Betrieb und die Versorgung der Abschaltansteuerung und oder der Überlasterkennung auch bei einem geöffneten zweiten Schaltelement ermöglicht. A device is provided which is set up to switch off a primary load current of a flyback converter or an input voltage, preferably a high-voltage input voltage, of a flyback converter. The voltage of a high-voltage input voltage is preferably significantly greater than 60 volts and is preferably between 250 volts and 1000 volts. The primary load current or the input voltage is preferably provided by a connectable energy source, for example a battery, traction battery or a fuel cell. The energy source is preferably used to supply a drive train of a vehicle. In order to isolate the primary side from the secondary side of the flyback converter, the flyback converter includes a transformer which is set up to transfer the electrical energy present on the primary side to the secondary side. The regulator voltage supply is preferably connected between the positive connection pole and the negative connection pole. The regulator voltage supply preferably generates a supply voltage, preferably a low voltage of, for example, 5 volts or 15 volts, for supplying the converter control from the input voltage of a connected energy source present at these connection poles. The converter control is used to control the first switching element. By means of alternating closing and opening of the first switching element, an AC voltage is generated at the first primary winding, which enables energy to be transmitted to the first secondary winding of the transformer. A load connected to the output connection poles on the secondary side is then supplied with electrical energy. To switch off the input voltage of the flyback converter, the device comprises a second switching element, which is activated and opened by means of a switch-off control as a function of an overload detection. The switch-off control and/or the overload detection is preferably grounded via the negative connection pole. The further operation and the supply of the switch-off control and/or the overload detection is thus preferably made possible even when the second switching element is open.
Es wird eine Vorrichtung zur Abschaltung eines Primärlastroms eines Sperrwandlers oder einer Eingangsspannung eines Sperrwandlers bereitgestellt, bei der vorteilhaft bei Abschaltung des Primärlaststroms die Reglerspannungsversorgung des Sperrwandlers weiterhin aufrecht erhalten bleibt. Vorteilhaft liegt die Bezugsmasse oder Erdung der Reglerspannungsversorgung auf dem negativen Anschlusspol, bevorzugt Hochvolt-Minuspotential. Die Reglerspannungsversorgung und kann somit ohne Hochvolt-Isolatoren mit anderen elektronischen Schaltungen wie ICs/ASICs/MCUs, die sich auf gleichem Potential befinden, elektrisch verbunden und bei Diagnosebedarf angesteuert werden. Weiter wird bei Abschaltung der Eingangsspannung des Sperrwandlers die Erdung der Wandleransteuerung und die elektrische Verbindung des ersten Schaltelementes mit dem negativen Anschlusspol unterbrochen. Dabei wird vorteilhaft durch Abschaltung des Primärlaststoms die Energiezufuhr in die fehlerhaften Schaltungsteile, bevorzugt die Wandleransteuerung und das erste Schaltelement, unterbunden. A device for switching off a primary load current of a flyback converter or an input voltage of a flyback converter is provided, in which the regulator voltage supply of the flyback converter is advantageously maintained when the primary load current is switched off. Advantage is the Reference ground or grounding of the controller voltage supply on the negative connection pole, preferably high-voltage negative potential. The controller voltage supply can therefore be electrically connected to other electronic circuits such as ICs/ASICs/MCUs that are at the same potential without high-voltage isolators and can be controlled if diagnostics are required. Furthermore, when the input voltage of the flyback converter is switched off, the grounding of the converter control and the electrical connection of the first switching element to the negative terminal pole are interrupted. In this case, the power supply to the faulty circuit parts, preferably the converter control and the first switching element, is advantageously prevented by switching off the primary load current.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Reglerspannungsversorgung zur Versorgung der Wandleransteuerung dazu eingerichtet, eine am zweipoligen Eingangsanschluss anliegende Spannung einer angeschlossenen Energiequelle in eine Versorgungsspannung zu wandeln und diese über eine Versorgungsleitung an der Wandleransteuerung bereitzustellen, wobei die Vorrichtung ebenfalls über die Versorgungsleitung mittels der Versorgungsspannung von der Reglerspannungsversorgung versorgt wird. In another embodiment of the invention, the regulator voltage supply for supplying the converter control is set up to convert a voltage present at the two-pole input connection from a connected energy source into a supply voltage and to make this available to the converter control via a supply line, with the device also being supplied via the supply line using the supply voltage powered by the controller power supply.
Die Reglerspannungsversorgung wandelt eine am zweipoligen Eingangsanschluss anliegende Spannung einer angeschlossenen Energiequelle in eine Versorgungsspannung. Bevorzugt ist die Reglerspannungsversorgung eine Spannungsquelle, die aus der Eingangsspannung des Sperrwandlers versorgt wird und mittels einer Spannungsteilerschaltung oder mittels eines Schaltnetzteils oder einer anderen, geeigneten Schaltung, eine Versorgungsspannung zur Versorgung oder für den Betrieb der Wandleransteuerung und der Vorrichtung bereitstellt. The controller voltage supply converts a voltage present at the two-pole input connection from a connected energy source into a supply voltage. The regulator voltage supply is preferably a voltage source that is supplied from the input voltage of the flyback converter and provides a supply voltage for the supply or for the operation of the converter control and the device by means of a voltage divider circuit or by means of a switched-mode power supply or another suitable circuit.
Vorteilhaft wird mittels der Reglerspannungsversorgung sowohl die Wandleransteuerung als auch die Vorrichtung mit einer Betriebsspannung versorgt. Weder wird eine weitere Energiequelle noch eine zweite Spannungsversorgung oder Spannungsversorgungsschaltung für den Betrieb der Vorrichtung neben der Wandleransteuerung benötigt. In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen der Wandleransteuerung und der Versorgungsleitung ein drittes Gleichrichterelement angeordnet zur Verhinderung eines Stromflusses von der Wandleransteuerung in Richtung der Versorgungsleitung. Both the converter control and the device are advantageously supplied with an operating voltage by means of the regulator voltage supply. Neither a further energy source nor a second voltage supply or voltage supply circuit is required for the operation of the device in addition to the converter control. In another embodiment of the invention, a third rectifier element is arranged between the converter control and the supply line in order to prevent a current flow from the converter control in the direction of the supply line.
Die Versorgungsspannung wird zu der Wandleransteuerung mittels einer Versorgungsleitung übertragen. Ein Gleichrichterelement, bevorzugt einer Diode, ist zwischen der Wandleransteuerung und der Versorgungsleitung in Sperrrichtung angeordnet, sodass ein Stromfluss von der Wandleransteuerung in Richtung der Versorgungsleitung verhindert wird. Hierzu wird ein Gleichrichterelement eingesetzt, dessen Spannungsfestigkeit der Spannung der anschließbaren Energiequelle entspricht, welche beim Abschalten des Primärlaststroms und einem Defekt an der Wandleransteuerung und oder dem ersten Schaltelement an dem Gleichrichterelement anliegt. The supply voltage is transmitted to the converter control by means of a supply line. A rectifier element, preferably a diode, is arranged between the converter drive and the supply line in the reverse direction, so that a current flow from the converter drive in the direction of the supply line is prevented. For this purpose, a rectifier element is used whose dielectric strength corresponds to the voltage of the energy source that can be connected, which is applied to the rectifier element when the primary load current is switched off and there is a defect in the converter control and/or the first switching element.
Vorteilhaft wird eine Schaltung bereitgestellt, die selbst im Falle eines kurzgeschlossenen oder durchlegierten ersten Schaltelementes einen Stromfluss seitens des ersten Schaltelementes über die Wandleransteuerung zur Reglerspannungsversorgung oder zur Vorrichtung verhindert. A circuit is advantageously provided which, even in the case of a short-circuited or broken down first switching element, prevents a current flow from the first switching element via the converter control to the regulator voltage supply or to the device.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung steuert die Wandleransteuerung das erste Schaltelement getaktet an zur Erzeugung einer Spannung, bevorzugt einer Wechselspannung, an der ersten Sekundärwicklung. In another embodiment of the invention, the converter control controls the first switching element in a clocked manner to generate a voltage, preferably an AC voltage, at the first secondary winding.
Vorteilhaft wird eine Ansteuervariante für das erste Schaltelement des Sperrwandlers bereitgestellt, mittels der eine Energieübertragung von elektrischer Energie über den Transformator von der Primärseite auf die Sekundärseite des Sperrwandlers erfolgt. A control variant for the first switching element of the flyback converter is advantageously provided, by means of which energy is transmitted from electrical energy via the transformer from the primary side to the secondary side of the flyback converter.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Wandleransteuerung eine zweite Primärwicklung des Transformators und ein in Reihe geschaltetes zweites Gleichrichterelement zur Erzeugung und Ermittlung einer Regelspannung. Die Wandleransteuerung ist weiter dazu eingerichtet ist, das Tastverhältnis für die getaktete Ansteuerung des ersten Schaltelementes in Abhängigkeit der ermittelten Regelspannung zu ermitteln und das erste Schaltelement entsprechend anzusteuern. Mittels einer zweiten Primärwicklung und einem in Reihe geschalteten Gleichrichterelement wird eine Regelspannung erzeugt und ermittelt, die den Betriebszustand des Sperrwandlers charakterisiert. In Abhängigkeit der ermittelten Spannung ermittelt die Wandleransteuerung ein Tastverhältnis, mit dem das erste Schaltelement getaktet angesteuert wird, um Abweichungen zwischen einem Ist- Betriebszustand (bspw. Spannung, oder Spannungsrippei) und einem Soll-Be- triebszustand zu minimieren. Bevorzugt ist das zweite Gleichrichterelement eine Diode, die bevorzugt in Durchlassrichtung zwischen die zweite Primärwicklung und die Wandleransteuerung geschaltet ist. In another embodiment of the invention, the converter control comprises a second primary winding of the transformer and a second rectifier element connected in series for generating and determining a control voltage. The converter control is also set up to determine the pulse duty factor for the clocked control of the first switching element as a function of the determined control voltage and to control the first switching element accordingly. A control voltage, which characterizes the operating state of the flyback converter, is generated and determined by means of a second primary winding and a rectifier element connected in series. Depending on the ascertained voltage, the converter control ascertains a pulse duty factor with which the first switching element is controlled in a clocked manner in order to minimize deviations between an actual operating state (eg voltage or voltage ripple) and a target operating state. The second rectifier element is preferably a diode, which is preferably connected in the forward direction between the second primary winding and the converter control.
Vorteilhaft wird eine Schaltung bereitgestellt, die eine primärseitige Regelung des Sperrwandlers ermöglicht. Es ist eine primärgeregelte Topologie, die ihr Spannungsfeedback durch eine Hilfswindung, die zweite Primärwicklung, bekommt und keine weitere Masseverbindung zur Last hat. A circuit is advantageously provided which enables regulation of the flyback converter on the primary side. It is a primary regulated topology that gets its voltage feedback through an auxiliary winding, the second primary, and has no other ground connection to the load.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist das zweite Schaltelement ein normally-off Schaltelement. Bevorzugt ist das zweite Schaltelement ein elektronischer Schalter, ein IGBT, MOSFET, SiC-Halbleiterschalter oder ein NMOS, der in seinem Default- oder unbestromten Zustand ausgeschaltet ist und beim regulären Betrieb des Sperrwandlers eingeschaltet ist und bei Ansteuerung mittels der Vorrichtung ausgeschaltet wird. In another embodiment of the invention, the second switching element is a normally-off switching element. The second switching element is preferably an electronic switch, an IGBT, MOSFET, SiC semiconductor switch or an NMOS, which is switched off in its default or non-energized state and is switched on during regular operation of the flyback converter and is switched off when activated by the device.
Vorteilhaft werden unterschiedliche Schaltertypen für die Vorrichtung bereitgestellt und empfohlen. Different switch types are advantageously provided and recommended for the device.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Überlasterkennung als eine Logikeinheit ausgeführt, die in Abhängigkeit eines empfangenen Signals das Überlastsignal ausgibt. In another embodiment of the invention, the overload detection is implemented as a logic unit which outputs the overload signal as a function of a received signal.
Die Überlasterkennung ist auf eine Logikeinheit reduziert, die ein Signal bzgl. einer anliegenden Überlast empfängt und darauf das Überlastsignal ausgibt zur Aktivierung der Abschaltansteuerung. Vorteilhaft wird eine einfache Variante der Überlasterkennung bereitgestellt. In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Überlasterkennung als eine Strommesseinrichtung ausgeführt ist, die in Reihe zu dem zweiten Schaltelement geschaltet ist, wobei die Überlasterkennung dazu eingerichtet ist, das Überlastsignal auszugeben bei Ermittlung eines Stroms durch das zweite Schaltelement, welcher einen vorgebbaren ersten Schwellwert überschreitet. The overload detection is reduced to a logic unit that receives a signal relating to an existing overload and then outputs the overload signal to activate the switch-off control. A simple variant of the overload detection is advantageously provided. In another embodiment of the invention, the overload detection is designed as a current measuring device that is connected in series with the second switching element, with the overload detection being set up to output the overload signal when a current through the second switching element is determined that exceeds a specifiable first threshold value .
Die Überlasterkennung umfasst eine Strommesseinrichtung, welche in Reihe mit dem zweiten Schaltelement geschaltet ist, bevorzugt zwischen das zweite Schaltelement und den negativen Anschlusspol. Vorteilhaft wird eine weitere Variante einer Überlasterkennung bereitgestellt, die die Überlasterkennung autark, beziehungsweise selbstständig ohne auf externe Signale angewiesen zu sein, durchführen kann. Wenn die Strommesseinrichtung zwischen das zweite Schaltelement und den negativen Anschlusspol geschaltet wird, wird die Strommesseinrichtung vorteilhaft auch bei einem Abschalten des Primärlaststroms oder der Eingangsspannung des Sperrwandlers weiter betrieben. The overload detection includes a current measuring device which is connected in series with the second switching element, preferably between the second switching element and the negative terminal pole. A further variant of an overload detection is advantageously provided, which can carry out the overload detection autonomously or independently without being dependent on external signals. If the current measuring device is connected between the second switching element and the negative terminal pole, the current measuring device advantageously continues to be operated even when the primary load current or the input voltage of the flyback converter is switched off.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Überlasterkennung eine Logikeinheit, die dazu eingerichtet ist, ein Überlastsignal auszugeben bei Ermittlung einer Testspannung, die einen zweiten vorgebbaren Schwellwert unterschreitet und oder ein Überlastsignal auszugeben bei Ermittlung einer Testspannung, die einen dritten vorgebbaren Schwellwert überschreitet. Bevorzugt ist das dritte Gleichrichterelement eine Diode, die bevorzugt in Durchlassrichtung zwischen die dritte Primärwicklung und die Logikeinheit geschaltet ist. In another embodiment of the invention, the overload detection includes a logic unit that is set up to output an overload signal when a test voltage is determined that falls below a second specifiable threshold value and/or to output an overload signal when a test voltage is determined that exceeds a third specifiable threshold value. The third rectifier element is preferably a diode, which is preferably connected in the forward direction between the third primary winding and the logic unit.
Mittels einer dritten Primärwicklung und einem in Reihe geschalteten Gleichrichterelement wird seitens der Überlasterkennung eine Testspannung erzeugt und ermittelt, die den Betriebszustand des Sperrwandlers charakterisiert. Die Höhe der Testspannung wird in der Logikeinheit ermittelt und mit einem vorgebbaren zweiten und einem vorgebbaren dritten Schwellwert verglichen. Zur Abschaltung der Eingangsspannung wird sowohl bei Unterschreiten eines zweiten vorgebbaren Schwellwert als auch bei Überschreiten eines dritten vorgebbaren Schwellwertes die ein Überlastsignal ausgegeben. Bevorzugt ist der zweite Schwellwert kleiner als der dritte Schwellwert, wobei der zweite Schwellwert bevorzugt 3-7 Volt beträgt und der dritte Schwellwert 10-15 Volt beträgt. Bevorzugt wird bei einem Unterschreiten auf einen primär- oder sekundärseitigen Kurzschluss ge- schlossen, wohingegen bevorzugt bei einem Überschreiten auf eine sekundärseitige Überspannung an der Last geschlossen wird. Vorteilhaft wird eine weitere Variante einer Überlasterkennung bereitgestellt, die die Überlasterkennung autark, beziehungsweise selbstständig ohne auf externe Signale angewiesen zu sein, durchführen kann. Weiter bevorzugt spricht diese Überlasterkennung an, wenn die zweite Primärwicklung defekt oder unterbrochen ist und somit die Regelung des Sperrwandlers gestört ist. By means of a third primary winding and a rectifier element connected in series, a test voltage is generated and determined by the overload detection unit, which characterizes the operating state of the flyback converter. The magnitude of the test voltage is determined in the logic unit and compared with a second and a third threshold value that can be predetermined. To switch off the input voltage, an overload signal is output both when the voltage drops below a second predefinable threshold value and when a third predefinable threshold value is exceeded. The second threshold is preferably smaller than the third threshold, the second threshold preferably being 3-7 volts and the third threshold being 10-15 volts. In the event of a shortfall, a primary or secondary short circuit is preferably closed, whereas a secondary-side overvoltage at the load is preferably closed when it is exceeded. A further variant of an overload detection is advantageously provided, which can carry out the overload detection autonomously or independently without being dependent on external signals. More preferably, this overload detection responds when the second primary winding is defective or interrupted and the regulation of the flyback converter is thus disrupted.
Ferner betrifft die Erfindung einen Sperrwandler mit einer Vorrichtung. Vorteilhaft wird ein Sperrwandler mit einer Vorrichtung zum Abschalten eines Primärlaststroms oder zur Abschaltung der Eingangsspannung bereitgestellt. Furthermore, the invention relates to a flyback converter with a device. A flyback converter with a device for switching off a primary load current or for switching off the input voltage is advantageously provided.
Ferner betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit einem Wechselrichter, einer elektrischen Maschine und oder einer Energiequelle, wobei der Antriebstrang mindestens eine Vorrichtung umfasst. Furthermore, the invention relates to a drive train of a vehicle with an inverter, an electric machine and/or an energy source, the drive train comprising at least one device.
Ein Antriebstrang eines Fahrzeugs dient der Wandlung fossiler oder elektrischer Energie aus einer Energiequelle in mechanische Energie, die für den Vortrieb des Fahrzeugs eingesetzt wird. Bei einem elektrischen Antriebsstrang wird beispielsweise die elektrische Energie aus einer Energiequelle mittels eines Wechselrichters in eine Wechselspannung umgewandelt, mit der eine elektrische Maschine betrieben wird. Bevorzugt in einem Wechselrichter oder in einem Gleichspannungswandler eines Antriebsstrangs sind derartige Sperrwandler zur Versorgung von Ansteuerschaltungen eingebaut. Vorteilhaft lässt sich ein Primärlaststrom oder eine Eingangsspannung derartiger Sperrwandler mit der Vorrichtung abschalten. A drive train of a vehicle is used to convert fossil or electrical energy from an energy source into mechanical energy that is used to propel the vehicle. In an electric drive train, for example, the electric energy from an energy source is converted into an AC voltage by means of an inverter, with which an electric machine is operated. Flyback converters of this type are preferably installed in an inverter or in a DC voltage converter of a drive train to supply control circuits. A primary load current or an input voltage of such a flyback converter can advantageously be switched off with the device.
Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, mit einem wie bisher beschriebenen Antriebsstrang. Vorteilhaft wird ein Fahrzeug bereitgestellt, welches mindestens einen Sperrwandler umfasst, dessen Primärlaststroms oder Eingangsspannung vorteilhaft mittels der Vorrichtung abgeschaltet werden kann. Furthermore, the invention relates to a vehicle with a drive train as previously described. A vehicle is advantageously provided which comprises at least one flyback converter whose primary load current or input voltage can advantageously be switched off by means of the device.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Abschalten eines Primärlaststroms oder zur Abschaltung einer Eingangsspannung eines Sperrwandlers mit einer beschriebenen Vorrichtung, die dazu eingerichtet ist, folgende Schritte des Verfahrens auszuführen: Erkennen einer Überlast; Furthermore, the invention relates to a method for switching off a primary load current or for switching off an input voltage of a flyback converter with a device described, which is set up to carry out the following steps of the method: detecting an overload;
Ausgeben eines Überlastsignals; outputting an overload signal;
Öffnen des zweiten Schaltelementes in Abhängigkeit des empfangenen Überlastsignals und damit Abschalten des Primärlaststroms oder der Eingangsspannung des Sperrwandlers. Opening of the second switching element depending on the received overload signal and thus switching off the primary load current or the input voltage of the flyback converter.
Es wird ein Verfahren zum Abschalten eines Primärlaststroms oder zur Abschaltung einer Eingangsspannung des Sperrwandlers bereitgestellt, bei dem vorteilhaft bei Abschaltung des Primärlaststroms die Reglerspannungsversorgung des Sperrwandlers weiterhin aufrecht erhalten bleibt. Weiter wird bei Abschaltung des Primärlaststroms des Sperrwandlers die Erdung der Wandleransteuerung und die elektrische Verbindung des ersten Schaltelementes mit dem negativen Anschlusspol unterbrochen. A method for switching off a primary load current or for switching off an input voltage of the flyback converter is provided, in which the regulator voltage supply of the flyback converter is advantageously maintained when the primary load current is switched off. Furthermore, when the primary load current of the flyback converter is switched off, the grounding of the converter control and the electrical connection of the first switching element to the negative terminal pole are interrupted.
Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass die beschriebene Vorrichtung das beschriebene Verfahren ausführt. Furthermore, the invention relates to a computer program, comprising instructions which cause the device described to execute the method described.
Ferner betrifft die Erfindung ein computerlesbares Medium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch eine beschriebene Vorrichtung, diese veranlassen, das Verfahren auszuführen. Furthermore, the invention relates to a computer-readable medium, comprising instructions which, when executed by a described device, cause it to carry out the method.
Es versteht sich, dass die Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der Vorrichtung entsprechend auf das Verfahren bzw. den Antriebsstrang und das Fahrzeug und umgekehrt zutreffen bzw. anwendbar sind. It goes without saying that the features, properties and advantages of the device apply or can be applied accordingly to the method or the drive train and the vehicle and vice versa.
Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen. Further features and advantages of embodiments of the invention result from the following description with reference to the accompanying drawings.
Kurze Beschreibung der Zeichnung Brief description of the drawing
Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren näher erläutert werden, dazu zeigen: In the following, the invention will be explained in more detail with reference to some figures, showing:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines aus dem Stand der Technik bekannten Sperrwandlers, figure 1 a schematic representation of a flyback converter known from the prior art,
Figur 2 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Abschalten eines Primärlaststroms oder zur Abschaltung einer Eingangsspannung eines Sperrwandlers, FIG. 2 shows a schematic representation of a first embodiment of a device for switching off a primary load current or for switching off an input voltage of a flyback converter,
Figur 3 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Abschalten eines Primärlaststroms oder zur Abschaltung einer Eingangsspannung eines Sperrwandlers, FIG. 3 shows a schematic representation of a second embodiment of a device for switching off a primary load current or for switching off an input voltage of a flyback converter,
Figur 4 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Abschalten eines Primärlaststroms oder zur Abschaltung einer Eingangsspannung eines Sperrwandlers, FIG. 4 shows a schematic representation of a third embodiment of a device for switching off a primary load current or for switching off an input voltage of a flyback converter,
Figur 5 ein schematisch dargestelltes Fahrzeug mit einem Antriebsstrang und einer Vorrichtung, FIG. 5 shows a vehicle shown schematically with a drive train and a device,
Figur 6 ein schematisch dargestelltes Verfahren zum Abschalten eines Primärlaststroms oder zur Abschaltung einer Eingangsspannung eines Sperrwandlers mit einer Vorrichtung. FIG. 6 shows a diagrammatically illustrated method for switching off a primary load current or for switching off an input voltage of a flyback converter using a device.
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
Die Figur 1 zeigt einen typischen Aufbau eines Sperrwandlers 100. Der Sperrwandler 100 umfasst einen Transformator 110. Primärseitig umfasst der Sperrwandler 100 einen zweipoligen Eingangsanschluss 120, mit einem positiven Anschlusspol 122 und einem negativen Anschlusspol 124, zum Anschluss einer Energiequelle 126, eine erste Primärwicklung 112 des Transformators, ein erstes Schaltelement 160, eine Wandleransteuerung 150 zur Ansteuerung des ersten Schaltelementes 160 und eine Reglerspannungsversorgung 140 zur Versorgung Figure 1 shows a typical structure of a flyback converter 100. The flyback converter 100 includes a transformer 110. On the primary side, the flyback converter 100 includes a two-pole input connection 120, with a positive connection pole 122 and a negative connection pole 124, for connecting an energy source 126, a first primary winding 112 of the transformer, a first switching element 160, a converter drive 150 for driving the first switching element 160 and a regulator voltage supply 140 for supply
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP der Wandleransteuerung 150. Die erste Primärwicklung 112 und das erste Schaltelement 160 sind in Reihe zwischen den positiven Anschlusspol 122 und den negativen Anschlusspol 124 geschaltet, wobei die Reglerspannungsversorgung 140 zwischen den positiven Anschlusspol 122 und den negativen Anschlusspol 124 geschaltet ist. Bevorzugt umfasst der Sperrwandler 100 einen Eingangskondensator 130, der parallel zu der Reglerspannungsversorgung 140 zwischen den positiven Anschlusspol 122 und den negativen Anschlusspol 124 geschaltet ist. Der Sperrwandler 100 umfasst sekundärseitig einen zweipoligen Ausgangsanschluss 190 zum Anschluss einer Last 128, eine erste Sekundärwicklung 114 des Transformators, ein erstes Gleichrichterelement 170 und einen Kondensator 180, wobei die erste Sekundärwicklung 114 und das Gleichrichterelement in Reihe zwischen die Anschlusspole des Ausgangsanschluss 190 geschaltet sind. Der Kondensator 180 ist zwischen die Anschlusspole des Ausgangsanschluss 190 geschaltet. Mittels getakteter Ansteuerung des ersten Schaltelementes 160 wird eine an dem Eingangsanschluss anliegende Eingangsspannung über die primärseitige und sekundärseitige Wicklung an auf die Sekundärseite des Sperrwandlers übertragen und an einer anschließbaren Last 128 bereitgestellt. Bevorzugt ist der Sperrwandler 100 primärseitig geregelt. Bevorzugt umfasst der Sperrwandler 100 hierzu eine zweite Primärwicklung 116 des Transformators 110 und ein in Reihe geschaltetes zweites Gleichrichterelement 117 zur Erzeugung und Ermittlung einer Regelspannung UR. Die Wandleransteuerung 150 ist bevorzugt dazu eingerichtet, das Tastverhältnis für die getaktete Ansteuerung des ersten Schaltelementes 160 in Abhängigkeit der ermittelten Regelspannung UR zu ermitteln und das erste Schaltelement 160 entsprechend anzusteuern, bevorzugt zur Anpassung der Regelspannung an eine vorgebbare Sollspannung. ADJUSTED SHEET (RULE 91) ISA/EP the converter drive 150. The first primary winding 112 and the first switching element 160 are connected in series between the positive terminal 122 and the negative terminal 124, with the regulator voltage supply 140 being connected between the positive terminal 122 and the negative terminal 124. The flyback converter 100 preferably includes an input capacitor 130 which is connected in parallel with the regulator voltage supply 140 between the positive connection pole 122 and the negative connection pole 124 . The flyback converter 100 comprises on the secondary side a two-pole output terminal 190 for connecting a load 128, a first secondary winding 114 of the transformer, a first rectifier element 170 and a capacitor 180, the first secondary winding 114 and the rectifier element being connected in series between the terminal poles of the output terminal 190. The capacitor 180 is connected between the terminals of the output terminal 190 . By means of clocked activation of the first switching element 160, an input voltage present at the input connection is transmitted via the primary-side and secondary-side winding to the secondary side of the flyback converter and is made available at a load 128 that can be connected. Flyback converter 100 is preferably regulated on the primary side. For this purpose, the flyback converter 100 preferably comprises a second primary winding 116 of the transformer 110 and a second rectifier element 117 connected in series for generating and determining a control voltage UR. Converter control 150 is preferably set up to determine the pulse duty factor for the clocked control of first switching element 160 as a function of determined control voltage UR and to control first switching element 160 accordingly, preferably for adapting the control voltage to a specifiable setpoint voltage.
Figur 2 zeigt eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung 200 zum Abschalten eines Primärlaststroms oder zur Abschaltung einer Eingangsspannung eines Sperrwandlers 100. Zusätzlich zu den bereits in Figur 1 erläuterten Merkmalen weist der Sperrwandler 100 die Vorrichtung 200 auf, wobei die Vorrichtung 200 ein zweites Schaltelement 210, eine Abschaltansteuerung 220 und eine Überlasterkennung 230 umfasst. Eine Masserückleitung 164 wird als drittes Element in die Reihenschaltung aus erster Primärwicklung 112 und erstem Schaltelement 160 zwischen den positiven Anschlusspol 122 und den negativen Anschlusspol 124 geschaltet, sodass eine Reihenschaltung aus der ersten Primärwicklung 112, dem ersten Schaltelement 160 und der Masserückleitung 164 zwischen dem positiven Anschlusspol 122 und dem negativen Anschlusspol 124 ausgebildet wird. Das zweite Schaltelement 210 der Vorrichtung ist in Reihe zwischen die Masserückleitung 164 und den negativen Anschlusspol 124 geschaltet. Die Überlasterkennung 230 ist dazu eingerichtet, bei Erkennung einer Überlast ein Überlastsignal S1 auszugeben, bevorzugt an die Abschaltansteuerung 220. Bevorzugt ist die Überlasterkennung 230 zur Erdung mit dem negativen Anschlusspol 124 verbunden (aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt). Die Abschaltansteuerung 220 ist dazu eingerichtet, bei Empfangen eines Überlastsignals S1 der Überlasterkennung das zweite Schaltelement 210 zu öffnen und damit die Eingangsspannung des Sperrwandlers 100 abzuschalten. Bevorzugt ist die Abschaltansteuerung 220 zur Erdung mit dem negativen Anschlusspol 124 verbunden. Bevorzugt ist die Reglerspannungsversorgung 140 zur Versorgung der Wandleransteuerung 150 dazu eingerichtet, eine am zweipoligen Eingangsanschluss 120 anliegende Spannung einer angeschlossenen Energiequelle 126 in eine Versorgungsspannung U2 zu wandeln und diese über eine Versorgungsleitung 142 an der Wandleransteuerung 150 bereitzustellen. Bevorzugt wird die Vorrichtung 200 ebenfalls über die Versorgungsleitung 142 mittels der Versorgungsspannung U2 von der Reglerspannungsversorgung 140 versorgt. Bevorzugt ist zwischen der Wandleransteuerung 150 und der Versorgungsleitung 142 ein drittes Gleichrichterelement 145 angeordnet zur Verhinderung eines Stromflusses von der Wandleransteuerung 150 in Richtung der Versorgungsleitung 142. Bevorzugt steuert die Wandleransteuerung 150 das erste Schaltelement 160 getaktet an zur Erzeugung einer Spannung, bevorzugt einer Wechselspannung, an der ersten Sekundärwicklung 114. Bevorzugt ist die Überlasterkennung 230 als eine Logikeinheit ausgeführt, die in Abhängigkeit eines empfangenen Signals das Überlastsignal S1 ausgibt. Die Überlasterkennung empfängt das Signal bevorzugt in Abhängigkeit eines Strommesssignals. Dieses Signal wird bevorzugt über einen Isolatorbaustein, bevorzugt ein Trafo oder ein optischer Übertrager, von einer Niederspannungsbaugruppe oder der Sekundärseite des Sperrwandlers zur Überlasterkennung 230 übertragen. Bevorzugt gibt die Überlasterkennung 230 das Überlastsignal S1 in einem Überlastfall dauerhaft aus oder mit einem Latch aus, das bedeutet, dass das zweite Schaltelement 210 dauerhaft geöffnet bleibt, und somit bevorzugt kein Zustandswechsel erfolgt, auch wenn der Fehler nicht mehr vorliegt oder die Versorgungsspannung der Vorrichtung 200 zusammenbricht. Dies gilt auch für die in den folgenden Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele. Figure 2 shows a first embodiment of a device 200 for switching off a primary load current or for switching off an input voltage of a flyback converter 100. In addition to the features already explained in Figure 1, the flyback converter 100 has the device 200, the device 200 having a second switching element 210, a Shutdown control 220 and an overload detection 230 includes. A ground return line 164 is connected as the third element in the series connection of the first primary winding 112 and the first switching element 160 between the positive connection pole 122 and the negative connection pole 124, so that a series connection of the first primary winding 112, the first switching element 160 and the ground return line 164 between the positive connection pole 122 and the negative connection pole 124 is formed. The second switching element 210 of the device is connected in series between the ground return line 164 and the negative terminal pole 124 . The overload detector 230 is set up to output an overload signal S1 when an overload is detected, preferably to the switch-off control 220. The overload detector 230 is preferably connected to the negative terminal pole 124 for grounding (not shown for reasons of clarity). The shutdown control 220 is set up to open the second switching element 210 when receiving an overload signal S1 of the overload detection and thus to switch off the input voltage of the flyback converter 100 . The switch-off control 220 is preferably connected to the negative connection pole 124 for grounding. The regulator voltage supply 140 for supplying the converter control 150 is preferably set up to convert a voltage present at the two-pole input connection 120 from a connected energy source 126 into a supply voltage U2 and to make this available to the converter control 150 via a supply line 142 . The device 200 is preferably also supplied via the supply line 142 by means of the supply voltage U2 from the regulator voltage supply 140 . A third rectifier element 145 is preferably arranged between the converter control 150 and the supply line 142 to prevent a current flow from the converter control 150 in the direction of the supply line 142. The converter control 150 preferably controls the first switching element 160 in a clocked manner to generate a voltage, preferably an AC voltage the first secondary winding 114. The overload detection 230 is preferably implemented as a logic unit which outputs the overload signal S1 as a function of a received signal. The overload detection preferably receives the signal as a function of a current measurement signal. This signal is preferably transmitted via an isolator module, preferably a transformer or an optical transmitter, from a low-voltage assembly or the secondary side of the flyback converter for overload detection 230 . In the event of an overload, overload detection 230 preferably outputs the overload signal S1 permanently or with a latch, which means that the second switching element 210 remains permanently open, and therefore there is preferably no state change, even if the error is no longer present or the supply voltage of the device is no longer present 200 collapses. This also applies to the exemplary embodiments illustrated in the following figures.
Figur 3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung 200 zum Abschalten eines Primärlaststroms oder zur Abschaltung einer Eingangsspannung eines Sperrwandlers 100. Zusätzlich oder im Unterschied zu den bereits in Figur 1 und 2 erläuterten Merkmalen weist die Vorrichtung 200 eine Überlasterkennung 230 auf, die als eine Strommesseinrichtung ausgeführt ist. Die Strommesseinrichtung ist in Reihe zu dem zweiten Schaltelement 210 geschaltet, bevorzugt zwischen das zweite Schaltelement und den negativen Anschlusspol. Die Überlasterkennung 230 ist dazu eingerichtet, das Überlastsignal S1 auszugeben bei Ermittlung eines Stroms durch das zweite Schaltelement 210, welcher einen vorgebbaren ersten Schwellwert überschreitet. Bevorzugt ist die Überlasterkennung 230 zur Erdung mit dem negativen Anschlusspol 124 verbunden (aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt). Figure 3 shows a second embodiment of a device 200 for switching off a primary load current or for switching off an input voltage of a flyback converter 100. In addition to or in contrast to the features already explained in Figures 1 and 2, the device 200 has an overload detection 230, which is designed as a current measuring device is. The current measuring device is connected in series with the second switching element 210, preferably between the second switching element and the negative terminal pole. The overload detection 230 is set up to output the overload signal S1 when a current through the second switching element 210 is determined which exceeds a predeterminable first threshold value. The overload detection 230 is preferably connected to the negative connection pole 124 for grounding (not shown for reasons of clarity).
Figur 4 zeigt eine dritte Ausführungsform einer Vorrichtung 200 zum Abschalten eines Primärlaststroms oder zur Abschaltung einer Eingangsspannung eines Sperrwandlers 100. Zusätzlich oder im Unterschied zu den bereits in Figur 1, 2 oder 3 erläuterten Merkmalen weist die Vorrichtung 200 eine Überlasterkennung 230 auf, die eine dritte Primärwicklung 118 des Transformators 110 und ein in Reihe geschaltetes drittes Gleichrichterelement 119 umfasst zur Erzeugung einer Testspannung UT. Die Überlasterkennung 230 umfasst weiter eine Logikeinheit 232, die dazu eingerichtet ist, ein Überlastsignal S1 auszugeben bei Ermittlung einer Testspannung UT, die einen zweiten vorgebbaren Schwellwert unterschreitet und oder ein Überlastsignal S1 auszugeben bei Ermittlung einer Testspannung UT, die einen dritten vorgebbaren Schwellwert überschreitet. Bevorzugt ist die Überlasterkennung 230 zur Erdung mit dem negativen Anschlusspol 124 verbunden (aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt). Bevorzugt schaltet die die Abschaltansteuerung 220 zum Hochlauf, oder beim Anschalten, des Spannungswandlers 100 und oder der Vorrichtung 200 das zweite Schaltelement 210 ein. Nach dem Hochlauf steigt die gleichgerichtete Testspannung UT auf einen positiven Wert, der bevorzugt von der Logikeinheit 232 bzgl. eines zweiten und eines dritten vorgebbaren Schwellwertes überwacht wird. Die Figur 5 zeigt ein schematisch dargestelltes Fahrzeug 400 mit vier Rädern 402 und einem Antriebsstrang 300. Das Fahrzeug 400 ist hier nur beispielhaft mit vier Rädern 402 dargestellt, wobei die Erfindung gleichermaßen in beliebigen Fahrzeugen mit einer beliebigen Anzahl an Rädern zu Lande, zu Wasser und in der Luft einsetzbar ist. Der beispielhaft dargestellte Antriebsstrang 300 umfasst mindestens eine beschriebene Vorrichtung 200 in einem Sperrwandler 100, wobei der Antriebsstrang weiter einen Wechselrichter 310, eine elektrische Maschine 330 zum Antrieb des Fahrzeugs 400 und oder einer Energiequelle 126 umfasst. Figure 4 shows a third embodiment of a device 200 for switching off a primary load current or for switching off an input voltage of a flyback converter 100. In addition to or in contrast to the features already explained in Figure 1, 2 or 3, the device 200 has an overload detection 230, which has a third Primary winding 118 of the transformer 110 and a series-connected third rectifier element 119 includes for generating a test voltage UT. Overload detection 230 also includes a logic unit 232, which is set up to output an overload signal S1 when a test voltage UT is determined that falls below a second specifiable threshold value and/or to output an overload signal S1 when a test voltage UT is determined that exceeds a third specifiable threshold value. The overload detection 230 is preferably connected to the negative connection pole 124 for grounding (not shown for reasons of clarity). Switch-off control 220 preferably switches on second switching element 210 for startup, or when switching on, voltage converter 100 and/or device 200 . After the run-up, the rectified test voltage UT rises to a positive value, which is preferably monitored by the logic unit 232 with regard to a second and a third specifiable threshold value. Figure 5 shows a schematically illustrated vehicle 400 with four wheels 402 and a drive train 300. The vehicle 400 is shown here only as an example with four wheels 402, the invention being equally applicable in any vehicle with any number of wheels on land, on water and can be used in the air. The drive train 300 shown as an example includes at least one described device 200 in a flyback converter 100, wherein the drive train further includes an inverter 310, an electric machine 330 for driving the vehicle 400 and/or an energy source 126.
Die Figur 6 zeigt ein schematisch dargestelltes Ablaufdiagramm für ein Verfahren 500 zum Abschalten eines Primärlaststroms oder zur Abschaltung einer Eingangsspannung eines Sperrwandlers 100 mit einer beschriebenen Vorrichtung 200. Das Verfahren beginnt mit Schritt 505. In Schritt 510 wird eine Überlast erkannt. In Schritt 520 wird ein Überlastsignal S1 ausgegeben. In Schritt 530 wird das zweite Schaltelement 210 in Abhängigkeit des empfangenen Überlastsignals S1 geöffnet und damit die Eingangsspannung des Sperrwandlers 100 abgeschaltet. Mit Schritt 595 endet das Verfahren. Bevorzugt wird mittels des Wechselrichters 310 im Anschluss des Verfahrens ein aktiver Kurzschluss geschaltet und somit die elektrische Maschine 330 oder der Antriebsstrang in einen sicheren Zustand überführt. FIG. 6 shows a schematically illustrated flow chart for a method 500 for switching off a primary load current or for switching off an input voltage of a flyback converter 100 with a described device 200. The method begins with step 505. In step 510 an overload is detected. In step 520, an overload signal S1 is output. In step 530, the second switching element 210 is opened depending on the received overload signal S1 and the input voltage of the flyback converter 100 is thus switched off. With step 595 the method ends. An active short circuit is preferably switched by means of the inverter 310 following the method and the electric machine 330 or the drive train is thus transferred to a safe state.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Vorrichtung (200) zur Abschaltung eines Primärlaststroms eines Sperrwandlers (100), wobei der Sperrwandler (100) einen Transformator (110) umfasst und primärseitig einen zweipoligen Eingangsanschluss (120), mit einem positiven Anschlusspol (122) und einem negativen Anschlusspol (124), zum Anschluss einer Energiequelle (126), eine erste Primärwicklung (112) des Transformators, ein erstes Schaltelement (160), eine Masserückleitung (164), eine Wandleransteuerung (150) zur Ansteuerung des ersten Schaltelementes (160) und eine Reglerspannungsversorgung (140) zur Versorgung der Wandleransteuerung (150) umfasst, wobei die erste Primärwicklung (112), das erste Schaltelement (160) und die Masserückleitung (164) in Reihe zwischen den positiven Anschlusspol (122) und den negativen Anschlusspol (124) geschaltet sind, und wobei die Reglerspannungsversorgung (140) zwischen den positiven Anschlusspol (122) und den negativen Anschlusspol (124) geschaltet ist und die Wandleransteuerung (150) zur Erdung mit der Masserückleitung (164) verbunden ist, und der Sperrwandler (100) sekundärseitig einen zweipoligen Ausgangsanschluss (190) zum Anschluss einer Last (128), eine erste Sekundärwicklung (114) des Transformators, ein erstes Gleichrichterelement (170) und einen Kondensator (180) umfasst, wobei die erste Sekundärwicklung (114) und das Gleichrichterelement in Reihe zwischen die Anschlusspole des Ausgangsanschluss (190) geschaltet sind, und der Kondensator (180) zwischen die Anschlusspole des Ausgangsanschluss (190) geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (200) ein zweites Schaltelement (210), eine Abschaltansteuerung (220) und eine Überlasterkennung (230) umfasst, wobei das zweite Schaltelement (210) in Reihe zwischen die Masserückleitung (164) und den negativen Anschlusspol (124) geschaltet ist, wobei die Überlasterkennung (230) dazu eingerichtet ist, bei Erkennung einer Überlast ein Überlastsignal (Sl) auszugeben, und wobei die Abschaltansteuerung (220) dazu eingerichtet ist, bei Empfangen eines Überlastsignals (Sl) der Überlasterkennung das zweite Schaltelement (210) zu öffnen und damit den Primärlaststrom des Sperrwandlers (100) abzuschalten. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Reglerspannungsversorgung (140) zur Versorgung der Wandleransteuerung (150) dazu eingerichtet ist, eine am zweipoligen Eingangsanschluss (120) anliegende Spannung einer angeschlossenen Energiequelle (126) in eine Versorgungsspannung (U2) zu wandeln und diese über eine Versorgungsleitung (142) an der Wandleransteuerung (150) bereitzustellen, wobei die Vorrichtung (200) ebenfalls über die Versorgungsleitung (142) mittels der Versorgungsspannung (U2) von der Reglerspannungsversorgung (140) versorgt wird. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei zwischen der Wandleransteuerung (150) und der Versorgungsleitung (142) ein drittes Gleichrichterelement (145) angeordnet ist zur Verhinderung eines Stromflusses von der Wandleransteuerung (150) in Richtung der Versorgungsleitung (142). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wandleransteuerung (150) das erste Schaltelement (160) getaktet ansteuert zur Erzeugung einer Spannung an der ersten Sekundärwicklung (114). Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Wandleransteuerung (150) eine zweite Primärwicklung (116) des Transformators (110) und ein in Reihe geschaltetes zweites Gleichrichterelement (117) umfasst zur Erzeugung und Ermittlung einer Regelspannung (UR), und wobei die Wandleransteuerung (150) dazu eingerichtet ist, das Tastverhältnis für die getaktete Ansteuerung des ersten Schaltelementes (160) in Abhängigkeit der ermittelten Regelspannung (UR) zu ermitteln und das erste Schaltelement (160) entsprechend anzusteuern. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Schaltelement (210) ein normally-off Schaltelement ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Überlasterkennung (230) als eine Logikeinheit ausgeführt ist, die in Abhängigkeit eines empfangenen Signals das Überlastsignal (Sl) ausgibt. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Überlasterkennung (230) als eine Strommesseinrichtung ausgeführt ist, die in Reihe zu dem zweiten Schaltelement (210) geschaltet ist, und wobei die Überlasterkennung dazu eingerichtet ist, das Überlastsignal (Sl) auszugeben bei Ermittlung eines Stroms durch das zweite Schaltelement (210), welcher einen vorgebbaren ersten Schwellwert überschreitet. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Überlasterkennung (230) eine dritte Primärwicklung (118) des Transformators (110) und ein in Reihe geschaltetes drittes Gleichrichterelement (119) umfasst zur Erzeugung einer Testspannung (UT), und wobei die Überlasterkennung (230) eine Logikeinheit (232) umfasst, die dazu eingerichtet ist, ein Überlastsignal (Sl) auszugeben bei Ermittlung einer Testspannung (UT), die einen zweiten vorgebbaren Schwellwert unterschreitet, und oder ein Überlastsignal (Sl) auszugeben bei Ermittlung einer Testspannung (UT), die einen dritten vorgebbaren Schwellwert überschreitet. Antriebsstrang (300) eines Fahrzeugs (400) mit einem Wechselrichter (310), einer elektrischen Maschine (330) und oder einer Energiequelle (126), wobei der Antriebstrang (300) mindestens eine Vorrichtung (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 umfasst. Fahrzeug (400) mit einem Antriebsstrang (300) nach Anspruch 10. Verfahren (500) zur Abschaltung eines Primärlaststroms eines Sperrwandlers (100) mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Vorrichtung (200) dazu eingerichtet ist die Schritte auszuführen: Erkennen (510) einer Überlast; 1. Device (200) for switching off a primary load current of a flyback converter (100), wherein the flyback converter (100) comprises a transformer (110) and a two-pole input connection (120) on the primary side, with a positive connection pole (122) and a negative connection pole (124 ), for connecting an energy source (126), a first primary winding (112) of the transformer, a first switching element (160), a ground return line (164), a converter control (150) for controlling the first switching element (160) and a regulator voltage supply (140 ) for supplying the converter drive (150), wherein the first primary winding (112), the first switching element (160) and the ground return line (164) are connected in series between the positive terminal pole (122) and the negative terminal pole (124), and wherein the regulator voltage supply (140) is connected between the positive terminal pole (122) and the negative terminal pole (124) and the converter driver (150) is connected to ground with the ground return line (164), and the flyback converter (100) has a two-pole output terminal ( 190) for connecting a load (128), a first secondary winding (114) of the transformer, a first rectifier element (170) and a capacitor (180), the first secondary winding (114) and the rectifier element being connected in series between the terminal poles of the output terminal (190) are connected, and the capacitor (180) is connected between the terminal poles of the output terminal (190), characterized in that the device (200) comprises a second switching element (210), a switch-off control (220) and an overload detection (230), the second switching element (210) being connected in series between the ground return line (164) and the negative connection pole (124), wherein the overload detection (230) is set up to output an overload signal (Sl) when an overload is detected, and wherein the switch-off control (220) is set up to open the second switching element (210) when an overload signal (Sl) from the overload detection is received and thus switching off the primary load current of the flyback converter (100). The device according to claim 1, wherein the regulator voltage supply (140) for supplying the converter control (150) is set up to convert a voltage present at the two-pole input connection (120) from a connected energy source (126) into a supply voltage (U2) and to convert this via a supply line (142) at the converter control (150), the device (200) also being supplied via the supply line (142) by means of the supply voltage (U2) from the regulator voltage supply (140). Device according to claim 2, wherein a third rectifier element (145) is arranged between the converter drive (150) and the supply line (142) to prevent a current flow from the converter drive (150) in the direction of the supply line (142). Device according to one of the preceding claims, wherein the converter control (150) controls the first switching element (160) in a clocked manner in order to generate a voltage at the first secondary winding (114). The device of claim 4, wherein the transducer driver (150) includes a second primary winding (116) of the Transformer (110) and a second rectifier element (117) connected in series for generating and determining a control voltage (UR), and wherein the converter control (150) is set up to determine the duty cycle for the clocked control of the first switching element (160) as a function to determine the determined control voltage (UR) and to control the first switching element (160) accordingly. Device according to one of the preceding claims, wherein the second switching element (210) is a normally-off switching element. Device according to one of the preceding claims, wherein the overload detection (230) is designed as a logic unit which outputs the overload signal (Sl) as a function of a received signal. Device according to one of claims 1 to 6, wherein the overload detection (230) is designed as a current measuring device, which is connected in series to the second switching element (210), and wherein the overload detection is set up to output the overload signal (Sl) when determined a current through the second switching element (210) which exceeds a predeterminable first threshold value. Device according to one of claims 1 to 6, wherein the overload detection (230) comprises a third primary winding (118) of the transformer (110) and a series-connected third rectifier element (119) for generating a test voltage (UT), and wherein the overload detection ( 230) comprises a logic unit (232) which is set up to output an overload signal (Sl) when a test voltage (UT) is determined, which falls below a second predefinable threshold value, and/or to output an overload signal (Sl) when a test voltage (UT) is determined , which exceeds a third predefinable threshold value. Drive train (300) of a vehicle (400) with an inverter (310), an electric machine (330) and or an energy source (126), wherein the drive train (300) comprises at least one device (200) according to any one of claims 1 to 9. Vehicle (400) with a drive train (300) according to claim 10. Method (500) for switching off a primary load current of a flyback converter (100) with a device according to one of claims 1 to 9, wherein the device (200) is set up to carry out the steps : detecting (510) an overload;
Ausgeben (520) eines Überlastsignals (Sl); Outputting (520) an overload signal (Sl);
Öffnen (530) des zweiten Schaltelementes (210) in Abhängigkeit des empfangenen Überlastsignals (Sl) und damit Abschalten des Primärlaststroms des Sperrwandlers (100). Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 das Verfahren nach Anspruch 12 ausführt. Computerlesbares Medium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, diese veranlassen, das Verfahren nach Anspruch 12 auszuführen. Opening (530) of the second switching element (210) depending on the received overload signal (Sl) and thus switching off the primary load current of the flyback converter (100). A computer program comprising instructions that cause the apparatus of any one of claims 1 to 9 to carry out the method of claim 12. A computer-readable medium comprising instructions which, when executed by an apparatus according to any one of claims 1 to 9, cause it to perform the method of claim 12.
PCT/EP2022/086395 2022-02-23 2022-12-16 Device and method for switching off a primary load current of a flyback converter WO2023160863A1 (en)

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US20160141965A1 (en) * 2013-07-12 2016-05-19 Kabushiki Kaisha Toshiba Switching element driving power supply circuit
DE102021206671A1 (en) * 2021-06-28 2022-12-29 Lenze Swiss Ag DC/DC converters and frequency converters

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